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膨胀型阻燃剂是什么?阻燃机制是什么?

2021-05-21 已有11人浏览 韩国快三

20世纪80年代,意大利都灵理工大学的G.Camino教授经过长期的研究,确立并完善了以磷、氮为中心的膨胀型阻燃系统及其相关阻燃机理学说。此后,膨胀型阻燃剂进入了快速发展时代。

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膨胀阻燃剂的阻燃机制是什么?

蔗糖和浓硫酸反应形成多孔碳层。

浓硫酸具有脱水性脱水,产生C。

然后C和浓硫酸氧化还原,产生二氧化碳和二氧化碳气体。

反应持续,最终产生多孔炭层。看到这里,膨胀阻燃剂(IFR)的阻燃机制逐渐出现。是的,膨胀阻燃剂主要通过凝聚起来发挥阻燃作用。

一般来说,IFR包括碳源(通常是多羟基化合物,如季戊四醇)、酸源(如聚磷酸铵)和发泡剂(如三聚氰胺),通常通过以下反应过程形成碳层。


具体步骤:

1.在较低的温度(约150℃,具体温度取决于酸源和其他成分的性质)下,酸源产生能酯化多元醇和能作为脱水剂的酸。

2.在稍高于释放酸的温度下,酸与多元醇(碳源)发生酯化反应,而系统中的胺作为酯化反应的催化剂加速反应。

系统在酯化反应反应前或酯化过程中熔化。

4.反应过程中产生的水蒸气和气源产生的不燃气使已经熔化的系统膨胀发泡。同时,多元醇和酯脱水碳化,形成无机物和碳残渣,系统进一步膨胀发泡。

反应接近完成时,系统胶化固化,最终形成多孔泡沫炭层。


形成的炭化层有什么作用呢?

使热量难以穿透到凝结相中。

可以防止氧气从周围介质扩散到降解的高分子材料中。

可以防止降解产生的气体或液体产物从材料表面逸出。


补充

事实上,在膨胀阻燃剂阻燃过程中,我们还需要通过一些途径来降低碳层下材料的可燃性,例如:

1.提高碳化率,减少抑制燃烧区可燃产品的数量。

2.提高碳层的热阻和材料表面温度,减少对流热,增加辐射损失和加热材料的热消耗。

3.增加碳层厚度,降低碳层热传导率。

4.降低碳层的渗透性,增加高聚合物降解液体产物的粘度,从而降低其可移动性。


膨胀阻燃系统一般由酸源、炭源和气源三部分组成

酸通常是无机酸或加热到一定温度后可以形成无机酸的化合物,如磷酸、三氯氧磷、聚磷酸铵等;炭也称为炭,它是形成泡沫炭化层的基础,主要是一些含碳量高的多羟基化合物,如季戊四醇、淀粉等;气源又称发泡源,常用的发泡源有三聚氰胺、双氰胺等。膨胀阻燃剂的阻燃机制如下:酸分解产生脱水剂,可与成炭剂形成酯,酯后脱水交联形成炭,同时发泡剂释放大量气体,帮助膨胀炭层。厚厚的炭层提高了聚合物表面与炭表面的温度梯度,使聚合物表面的温度比火焰温度低得多,减少了聚合物进一步降解释放可燃气体的可能性,同时隔离了外界氧的进入,从而在相当长的时间内阻燃聚合物。


怎么样?看完这些,你对膨胀阻燃剂的阻燃机制有了更深的了解吗?